Este documento describe los diferentes tipos y aplicaciones de la transferencia de calor, incluyendo la conducción, convección y radiación. También explica el uso de la energía solar térmica para aplicaciones como calentar agua y generar electricidad, así como las ventajas de no contaminar y aprovechar un recurso renovable.

1. TRANFERENCIA DE CALOR
Jose David Hernandez
Oscar Pinilla Navarro
Eduardo Villa Borrero
Resumen
Prácticamente se puede encontrar transferencia de calor en casi todas las operaciones que se realizan
en la cotidianidad y todo esto se ve aportado a los grandes y numerosos avances científicos que
podemos ver a diario y que nos abren puertas a un mejor estilo de vida con el aprovechamiento de
recursos como la radiación solar que nos da la posibilidad de usar este tipo de energía sin agotar los
recursos ambientales del planeta.
Abstract
Practically we can find heat transfer in almost any operations that realize everyday and we can see them
provided to a lot of many scientific advances that we live everyday and open doors to a better life style
whit use of resources like solar radiation that give us a chance of use this energy without spend the
natural resource of earth.

2. Transferencia de calor
Proceso por el que se intercambia energía en forma de calor entre distintos cuerpos, o entre diferentes
partes de un mismo cuerpo que están a distinta temperatura. La transferencia de calor siempre ocurre
desde un cuerpo más caliente a uno más frío, como resultado de la ley cero de la termodinámica.
El Principio Cero de la Termodinámica establece que si un sistema A está en equilibrio térmico con un
sistema B, y este sistema B está en equilibrio térmico con otro sistema C, entonces los sistemas A y C
están en equilibrio térmico; en pocas palabras, la energía de dos cuerpos se intercambia hasta que su
temperatura sea igual a la ambiental.
Permite construir instrumentos para poder medir la temperatura de un sistema.
La transferencia o dispersión del calor puede ocurrir a través de tres mecanismos posibles, conducción,
convección y radiación:
Conducción
En los sólidos, la única forma de transferencia de calor es la conducción. Si se calienta un extremo de
una varilla metálica, de forma que aumente su temperatura, el calor se transmite hasta el extremo más
frío por conducción. No se comprende en su totalidad el mecanismo exacto de la conducción de calor en
los sólidos, pero se cree que se debe, en parte, al movimiento de los electrones libres que transportan
energía cuando existe una diferencia de temperatura. Esta teoría explica por qué los buenos conductores
eléctricos también tienden a ser buenos conductores del calor.
Los materiales como el oro, la plata o el cobre tienen conductividades térmicas elevadas y conducen
bien el calor, mientras que materiales como el vidrio o el amianto tienen conductividades cientos e
incluso miles de veces menores; conducen muy mal el calor, y se conocen como aislantes.
Convección.
Si existe una diferencia de temperatura en el interior de un líquido o un gas, es casi seguro que se
producirá un movimiento del fluido. Este movimiento transfiere calor de una parte del fluido a otra por un
proceso llamado convección. El movimiento del fluido puede ser natural o forzado. Si se calienta un
líquido o un gas, su densidad (masa por unidad de volumen) suele disminuir. Si el líquido o gas se
encuentra en el campo gravitatorio, el fluido más caliente y menos denso asciende, mientras que el fluido
más frío y más denso desciende. Este tipo de movimiento, debido exclusivamente a la no uniformidad de
la temperatura del fluido, se denomina convección natural. La convección forzada se logra sometiendo el
fluido a un gradiente de presiones, con lo que se fuerza su movimiento de acuerdo a las leyes de la
mecánica de fluidos.
La radiación
La radiación presenta una diferencia fundamental respecto a la conducción y la convección: las
sustancias que intercambian calor no tienen que estar en contacto, sino que pueden estar separadas por
un vacío. La radiación es un término que se aplica genéricamente a toda clase de fenómenos
relacionados con ondas electromagnéticas. Algunos fenómenos de la radiación pueden describirse
mediante la teoría de ondas, pero la única explicación general satisfactoria de la radiación
electromagnética es la teoría cuántica. En 1905, Albert Einstein sugirió que la radiación presenta a veces
un comportamiento cuantizado: en el efecto fotoeléctrico, la radiación se comporta como minúsculos
proyectiles llamados fotones y no como ondas.
Por ejemplo, si colocamos un objeto (tal como una moneda, un coche, o a nosotros mismos) bajo los
rayos del sol directos; al poco tiempo notaremos que el objeto se calentará. El intercambio de calor entre
el sol y el objeto ocurrirá por medio de radiación.

3. Aplicación sobre la transferencia de calor en la industria
Radiación solar
Es el conjunto de radiaciones electromagnéticas emitidas por el Sol como resultado de reacciones
nucleares de fusión, lo cual Llegan a la Tierra a través del espacio en cuantos de energía llamados
fotones, que interactúan con la atmósfera y la superficie terrestres.
El Sol se comporta prácticamente como un cuerpo negro que emite energía a una temperatura de unos
6000 K. La radiación solar se distribuye desde el infrarrojo hasta el ultravioleta. No toda la radiación
alcanza la superficie de la Tierra, porque las ondas ultravioletas más cortas, son absorbidas por los
gases de la atmósfera fundamentalmente por el ozono. La magnitud que mide la radiación solar que
llega a la Tierra es la irradiacia, que mide la energía que, por unidad de tiempo y área, alcanza a la
Tierra. Su unidad es el W/m² (vatio por metro cuadrado).

4. Tecnología y usos de la energía solar
En el mundo de hoy la energía solar se utiliza como un recurso, por el cual se puede transformar energía
para el sustento de las necesidades del ser humano y su entorno.
La recogida directa de energía solar requiere dispositivos artificiales llamados colectores solares,
diseñados para recoger energía, a veces después de concentrar los rayos del Sol. La energía, una vez
recogida, se emplea en procesos térmicos o fotoeléctricos, o fotovoltaicos.
En los procesos térmicos, la energía solar se utiliza para calentar un gas o un líquido que luego se
almacena o se distribuye.
Clasificación por tecnologías y su correspondiente uso más general:
Energía solar activa: para uso de baja temperatura (entre 35ºC y 60ºC, se utiliza en casas), de media
temperatura, alcanza los 300ºC, y de alta temperatura, llega a alcanzar los 2000ºC.
Energía solar pasiva: Aprovecha el calor del sol sin necesidad de mecanismos o sistemas mecánicos.
Energía solar térmica: Para producir agua caliente de baja temperatura para uso sanitario y calefacción.
Energía solar fotovoltaica: Para producir electricidad mediante placas de semiconductores que se
alteran con la radiación solar.
Energía solar termoeléctrica: Para producir electricidad con un ciclo termodinámico convencional a
partir de un fluido calentado a alta temperatura (aceite térmico)
Energía solar híbrida: Combina la energía solar con otra energía.
A continuación solo se entraran en detalle algunas aplicaciones de energía solar, relacionada con
algunos procesos térmicos.
Energía solar térmica
La energía solar térmica o energía termosolar consiste en el aprovechamiento de la energía del Sol para
producir calor que puede aprovecharse para cocinar alimentos o para la producción de agua caliente
destinada al consumo de agua doméstico, ya sea agua caliente sanitaria, calefacción, o para producción
de energía mecánica y, a partir de ella, de energía eléctrica. Adicionalmente puede emplearse para
alimentar una máquina de refrigeración por absorción, que emplea calor en lugar de electricidad para
producir frío con el que se puede acondicionar el aire de los locales.
Agua caliente sanitaria (ACS)
En cuanto a la generación de agua caliente para usos sanitarios (también llamada "agua de manos"), hay
dos tipos de instalaciones: las de circuito abierto y las de circuito cerrado. En las primeras, el agua de
consumo pasa directamente por los colectores solares. Este sistema reduce costos y es más eficiente
(energéticamente hablando), pero presenta problemas en zonas con temperaturas por debajo del punto
de congelación del agua, así como en zonas con alta concentración de sales que acaban obstruyendo
los paneles. Además los paneles solares térmicos no contaminan.

5. Central térmica solar
Una central térmica solar o central termosolar es una instalación industrial en la que, a partir del
calentamiento de un fluido mediante radiación solar y su uso en un ciclo termodinámico convencional, se
produce la potencia necesaria para mover un alternador para generación de energía eléctrica como en
una central térmica clásica.
Constructivamente, es necesario concentrar la radiación solar para que se puedan alcanzar
temperaturas elevadas, de 300 º C hasta 1000 º C, y obtener así un rendimiento aceptable en el ciclo
termodinámico, que no se podría obtener con temperaturas más bajas. La captación y concentración de
los rayos solares se hacen por medio de espejos con orientación automática que apuntan a una torre
central donde se calienta el fluido, o con mecanismos más pequeños de geometría parabólica. El
conjunto de la superficie reflectante y su dispositivo de orientación se denomina heliostato.
Videos recomendados:
http://www.youtube.com/watch?v=mVYYxdd3_HY (energía solar térmica).
http://www.youtube.com/watch?v=kEZXoOcRMBQ (energía solar termoeléctrica).
Conclusión
De lo explicado y observado podemos concluir que la transferencia de calor es un fenómeno que
interfiere en nuestra vida siendo participe en casi todas nuestras acciones ya sea en algo tan simple
como arrastrar un carrito de juguete a algo más complejo como el sistema de propulsión de un
transbordador espacial y lo interesante del estudio de esta es que nos ayuda a comprender como
funciona nuestro mundo y nos da camino para pensar en lo que se puede llegar a hacer en el futuro.
Referencias bibliográficas.
http://es.wikipedia.org/wiki/Radiaci%C3%B3n_solar
http://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_solar_termoel%C3%A9ctrica
http://www.formaselect.com/areas-tematicas/energias-renovables/energia-solar.htm